JP2005147882A

JP2005147882A - 試験装置

Info

Publication number: JP2005147882A
Application number: JP2003386699A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Seko; 信夫世古
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】速度発電機や速度センサの検査を簡素な構成で自動化できるようにすること。
【解決手段】ＰＣ２０は、入出力インタフェースボード３０を介して駆動装置４０とオシロスコープ６０に接続されている。ＰＣ２０は、実施する検査項目に対応付けられた速度発電機１０の駆動条件とオシロスコープ６０の測定条件をメモリから読み出して駆動装置４０とオシロスコープ６０を制御する。また、ＰＣ２０は、オシロスコープ６０から受信した測定値または当該測定値を用いて算出された算出値と、予めメモリに記憶してある基準値データ（上限値および下限値）とを比較して、検査項目毎にその合否を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、速度発電機や速度センサを検査するための技術に関する。

速度発電機を検査する際には、回転数や出力電圧、出力周波数を確認することに加え、一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との位相差が、予め定められた範囲内の値（例えば、基準値９０゜から＋２０゜および−１５°以内）であることを確認する必要がある。

図２は、速度発電機１０を検査するための従来の試験装置の構成を例示するブロック図である。同図において、駆動装置１２０は、指令装置１１０から指示された回転数（単位時間あたりの回転数）で速度発電機１０を回転させる。従来の試験装置では、このようにして駆動された速度発電機１０について、ディジタル電圧計１４０を用いて出力電圧を測定し、周波数カウンタまたは回転計１５０を用いて出力周波数を測定していた。また、一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との位相差については、位相計１６０を用いて測定を行っていた。

また、一次巻線と二次巻線を備え、例えば列車の車軸等、回転可能な軸に取り付けられて当該軸の回転速度に比例した電圧信号を出力する速度センサについては、検査の際にさらに、出力電圧のピーク値（＋および−）や、立ち上がり時間、立ち下り時間、パルス幅等を確認する必要がある。このため、このような速度センサの検査時には、さらにオシロスコープを用いて、上述したピーク値、立ち上がり時間、立ち下り時間、パルス幅等を測定していた。

なお、速度発電機の一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との位相差については、当該位相差を検出してその合否を自動的に判別できるようにした位相差検出回路がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１４２４４８号公報

ところで、図２に示したように従来の試験装置では、ディジタル電圧計１４０、周波数カウンタまたは回転計１５０、位相計１６０等の複数の測定機器が必要になる。また、特に位相計１６０は高価である。このため、試験装置の構成が複雑になることに加え、試験装置が高価になってしまうという問題があった。また、出力電圧、出力周波数、位相差等の検査項目毎に、検査員が測定機器の測定モードや測定レンジ等を設定し直したり、各測定機器による測定結果を検査員が目視により確認してその合否を判定しなければならなかった。

なお、特許文献１に記載された技術によれば、速度発電機や速度センサについて、巻線間に生じる位相差の検査を自動化することができるが、この技術により自動化できる検査項目は位相差のみであり、また、専用のハードウェア（位相差検出回路）を試験装置に組み込まなければならなかった。

本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、速度発電機や速度センサの検査を簡素な構成で自動化できるようにすることである。

上記課題を解決するために、本発明は、速度発電機を駆動する駆動装置と、前記速度発電機の特性を測定する測定機器と、前記駆動装置および前記測定機器に接続されたコンピュータとを有する試験装置であって、
前記駆動装置は、
前記コンピュータから指示された駆動条件に従って前記速度発電機を駆動し、
前記測定機器は、
前記駆動装置により駆動された速度発電機の特性を、前記コンピュータから指示された測定条件に従って測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値を出力する出力手段とを備え、
前記コンピュータは、
前記速度発電機の駆動条件を前記駆動装置に指示する第１の指示手段と、
前記測定機器の測定条件を前記測定機器に指示する第２の指示手段と、
前記測定機器の出力手段により出力された測定値を用いて前記速度発電機の検査の合否を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を出力する出力手段とを備える
ことを特徴とする試験装置を提供する。

本発明によれば、試験装置のコンピュータは、速度発電機の検査を行う際に、速度発電機の駆動条件を駆動装置に指示するとともに測定条件を測定機器に指示し、駆動条件に従って駆動された速度発電機から測定条件に従って測定された測定値を用いて速度発電機の検査の合否を判定し、判定結果を出力する。

本発明によれば、速度発電機や速度センサの検査を簡素な構成で自動化できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［Ａ−１．実施形態の構成］
図１は、本発明に係る試験装置の構成を例示するブロック図である。この試験装置により検査される速度発電機１０は、例えば、列車の車軸端に取り付けられ、列車の速度（車輪の回転量）に比例した周波数の電力を出力するものである。ちなみに、速度発電機１０から出力される電力は、列車の車両に搭載されたブレーキ制御装置や自動列車制御装置等で列車の速度を検出するために用いられる。勿論、このような用途以外の速度発電機１０についても、本発明に係る試験装置の検査対象とすることができる。なお、本実施形態では、試験装置の検査対象を速度発電機１０とした場合について説明する。

駆動装置４０は、パーソナルコンピュータ（以下、本明細書では「ＰＣ」と記載する）２０から受信した駆動制御信号に従って速度発電機１０を回転させる。

オシロスコープ６０は、ＰＣ２０から受信した測定制御信号に従って、測定モードや測定レンジ、測定を行う入力端子等を指定されたものに切り替える機能や、指定された測定タイミングで測定を行う機能を有している。また、このオシロスコープ６０は、検査対象となる速度発電機１０について、回転数、出力電圧、出力周波数、一次巻線に生じる電圧波形、二次巻線に生じる電圧波形、これらの電圧波形の周期Ｔ、一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との時間差ｔ等を測定することが可能であり、また、これらの測定結果をＰＣ２０へ出力する機能を有している。

入出力インタフェースボード３０は、例えば、ＰＣ２０の拡張スロットに装着され、ＰＣ２０と駆動装置４０との間で送受信される信号や、ＰＣ２０とオシロスコープ６０との間で送受信される信号のＰＣ２０に対する入出力を制御する。

ＰＣ２０は、入出力インタフェースボード３０を介して駆動装置４０とオシロスコープ６０に接続されている。このＰＣ２０は、駆動装置４０とオシロスコープ６０を制御して速度発電機１０の検査を実施し、出力電圧、出力周波数、位相差等の各検査項目毎に速度発電機１０の特性の合否を判定する。また、ＰＣ２０は、図示を省略したメモリを有しており、このメモリには、速度発電機１０の検査を制御するための検査用プログラムが記憶されている。加えて、このメモリには、各検査項目毎に、駆動装置４０による速度発電機１０の駆動条件を示す情報（例えば、速度発電機１０の回転数を指定する情報）や、オシロスコープ６０の測定条件を示す情報（例えば、測定モード、測定レンジ、測定タイミング、測定を行う入力端子を指定する情報）、正常な速度発電機１０が取り得る特性の範囲を示す基準値データ等が記憶されている。

［Ａ−２．実施形態の動作］
検査対象となる速度発電機１０が試験装置にセットされ、ＰＣ２０において操作入力により検査の開始が指示されると、まず、ＰＣ２０は、実施する検査項目に対応付けられた速度発電機１０の駆動条件をメモリから読み出す。次いで、ＰＣ２０は、読み出した駆動条件に従って速度発電機１０を駆動するよう指示する駆動制御信号を生成して駆動装置４０へ送信する。この駆動制御信号により、例えば、速度発電機１０の単位時間あたりの回転数が駆動装置４０に指示される。駆動装置４０は、駆動制御信号を受信すると、この駆動制御信号により指示された駆動条件に従って速度発電機１０を回転させる。

また、ＰＣ２０は、実施する検査項目に対応付けられたオシロスコープ６０の測定条件をメモリから読み出し、読み出した測定条件に従って速度発電機１０の特性を測定するよう指示する測定制御信号を生成してオシロスコープ６０へ送信する。この測定制御信号により、例えば、オシロスコープ６０の測定モードや測定レンジ、測定タイミング、測定を行う入力端子等をＰＣ２０から指示することができるようになる。オシロスコープ６０は、測定制御信号を受信すると、この測定制御信号により指示された測定条件に従って、測定モードや測定レンジ、測定を行う入力端子を切り替えるとともに、測定タイミングに到達すると、速度発電機１０の特性を測定して測定結果をＰＣ２０へ出力する。

例えば、オシロスコープ６０は、速度発電機１０の出力特性として、回転数、出力電圧、出力周波数を測定してＰＣ２０へ出力する。また、オシロスコープ６０は、検査項目が、一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との位相差であった場合は、一次巻線に生じる電圧波形の周期Ｔ（または二次巻線に生じる電圧波形の周期Ｔ）と、一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との時間差ｔを測定し、測定した周期Ｔおよび時間差ｔをＰＣ２０へ出力する。

ＰＣ２０は、オシロスコープ６０から測定結果を受信すると、まず、今回実施した検査項目に対応付けられた基準値データ（例えば、上限値と下限値）をメモリから読み出す。次いで、ＰＣ２０は、読み出した基準値データと、オシロスコープ６０から受信した測定値とを比較して、この検査項目の合否を判定する。例えば、出力電圧の測定値が１０．２Ｖであって、出力電圧の基準値データの上限値が１１．０Ｖ、下限値が９．０Ｖであった場合、測定値は基準値データにより示される範囲内の値であるので、出力電圧については検査に合格したと判定される。一方、出力電圧の測定値が１１．３Ｖであった場合は、上述した基準値データの上限値１１．０Ｖを超えているので、不合格と判定される。

なお、検査項目が速度発電機１０の巻線間に生じる位相差であった場合、ＰＣ２０は、オシロスコープ６０から受信した周期（Ｔ）および時間差（ｔ）を用いて、以下に示す（式１）により、一次巻線に生じる電圧波形と二次巻線に生じる電圧波形との位相差ＰＤを算出する。
位相差ＰＤ＝３６０×ｔ÷Ｔ …（式１）

そして、ＰＣ２０は、（式１）を用いて算出した位相差ＰＤと、メモリから読み出した位相差の基準値データ（例えば、上限値１１０゜および下限値７５゜）とを比較し、算出した位相差ＰＤが基準値データにより示される範囲内の値であった場合に、位相差の検査に合格したと判定する。

このようにしてＰＣ２０は、各検査項目毎にその合否を判定し終えると、例えば、速度発電機１０の製造番号等と対応付けて、検査項目を示す情報やその測定値（位相差の場合は算出値）をメモリに記憶する。そして、ＰＣ２０は、次に実施する検査項目に対応付けられた速度発電機１０の駆動条件とオシロスコープ６０の測定条件をメモリから読み出して駆動装置４０とオシロスコープ６０を制御し、次の検査へと移行する。なお、今回実施した検査項目と次に実施する検査項目とで、速度発電機１０の駆動条件やオシロスコープ６０の測定条件が同じ場合もある。

この後、ＰＣ２０は、全ての検査項目について検査を終えると、メモリから各検査項目毎の検査結果を読み出して、その一覧をＰＣ２０の表示画面に表示したり、ＰＣ２０に接続されたプリンタから印刷出力する。なお、不合格と判定された検査項目の情報については、合格と判定された検査項目の情報とは異なる色で表示や印刷を行うようにすると、検査結果の確認作業が容易になる。また、不合格と判定された検査項目を有する速度発電機１０については、検査結果を表示する際等にＰＣ２０から警告音を出力するようにしてもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、速度発電機１０の自動試験を、ＰＣ２０、入出力インタフェースボード３０、駆動装置４０およびオシロスコープ６０のみの簡素な構成で実施することができる。また、測定機器として１台のオシロスコープ６０を用いるのみで、速度発電機１０について、回転数、出力電圧、出力周波数、巻線間に生じる位相差等の各種検査を実施することができる。

［Ｂ．変形例］
上述した実施形態は、本発明の一態様を例示したものに過ぎず、例えば、以下に示すような変形例が考えられる。
（１）実施形態では、試験装置の検査対象として速度発電機１０を用いた場合について述べたが、一次巻線と二次巻線を備え、例えば列車の車軸等、回転可能な軸に取り付けられて当該軸の回転速度に比例した電圧信号を出力する速度センサについても、本発明に係る試験装置の検査対象とすることができる。なお、この速度センサは、軸の回転速度に比例した電圧信号として、例えば、軸の回転速度に比例した電圧値を出力したり、軸の回転速度に比例したパルス幅を有する電圧信号を出力する。あるいは単位時間当たりに出力されるパルス数が軸の回転速度に比例する速度センサであってもよい。このような速度センサの検査時には、オシロスコープ６０を用いて、さらに、速度センサの出力電圧について、ピーク値（＋および−）や、立ち上がり時間、立ち下り時間、パルス幅等を測定し、ＰＣ２０において、これらの測定値と、予めメモリに記憶しておいた基準値データとを比較してその合否を判定すればよい。

（２）速度発電機１０や速度センサのコイル抵抗を検査する場合には、コイル抵抗を測定するために抵抗計が必要となる。このような場合に、抵抗計として、電圧、電流、抵抗を測定することのできるディジタルマルチメータを用いる場合、一般に、ディジタルマルチメータの方がオシロスコープ６０よりも高精度に電圧を測定できるため、速度発電機１０や速度センサの出力電圧については、ディジタルマルチメータを用いて測定することが望ましい。但し、この場合に使用するディジタルマルチメータについては、実施形態で述べたオシロスコープ６０と同様に、ＰＣ２０からの測定制御信号に従って、測定モードや測定レンジ、測定を行う入力端子等を指定されたものに切り替える機能や、指定された測定タイミングで測定を行う機能、測定結果をＰＣ２０へ出力する機能を有している必要がある。

本発明に係る試験装置の構成を例示するブロック図である。従来技術に係り、速度発電機１０を検査する試験装置の構成を例示するブロック図である。

符号の説明

１０…速度発電機、２０…ＰＣ、３０…入出力インタフェースボード、４０，１２０…駆動装置、６０…オシロスコープ、１１０…指令装置、１４０…ディジタル電圧計、１５０…周波数カウンタ（または回転計）、１６０…位相計。

Claims

速度発電機を駆動する駆動装置と、前記速度発電機の特性を測定する測定機器と、前記駆動装置および前記測定機器に接続されたコンピュータとを有する試験装置であって、
前記駆動装置は、
前記コンピュータから指示された駆動条件に従って前記速度発電機を駆動し、
前記測定機器は、
前記駆動装置により駆動された速度発電機の特性を、前記コンピュータから指示された測定条件に従って測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値を出力する出力手段とを備え、
前記コンピュータは、
前記速度発電機の駆動条件を前記駆動装置に指示する第１の指示手段と、
前記測定機器の測定条件を前記測定機器に指示する第２の指示手段と、
前記測定機器の出力手段により出力された測定値を用いて前記速度発電機の検査の合否を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を出力する出力手段とを備える
ことを特徴とする試験装置。
前記測定手段は、前記駆動装置により駆動された速度発電機の一次巻線または二次巻線に生じる電圧波形の周期と、前記一次巻線に生じる電圧波形と前記二次巻線に生じる電圧波形との時間差を、前記コンピュータから指示された測定条件に従って測定し、
前記判定手段は、前記測定機器の出力手段により出力された周期および時間差を用いて、前記一次巻線に生じる電圧波形と前記二次巻線に生じる電圧波形との位相差を算出し、当該位相差を用いて前記速度発電機の検査の合否を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の試験装置。
前記速度発電機の代わりに、一次巻線と二次巻線を備え、回転可能な軸に取り付けられて当該軸の回転速度に比例した電圧信号を出力する速度検出器を検査する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の試験装置。